生物傳感器

有人把21世紀稱為生命科學的世紀，也有人把21世紀稱為信息科學的世紀。生物傳感器正是在生命科學和信息科學之間發(fā)展起來的一門交叉學科。

　　生物傳感器研究的全面展開是在20世紀80年代,20多年來發(fā)展迅速,在食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、發(fā)酵工業(yè)、醫(yī)學等方面得到了高度重視和廣泛應用。

　　生物傳感器四大應用領域

　　生物傳感器正進入全面深入研究開發(fā)時期，各種微型化、集成化、智能化、實用化的生物傳感器與系統(tǒng)越來越多。

1.食品工業(yè)

　　生物傳感器在食品分析中的應用包括食品成分、食品添加劑、有害毒物及食品鮮度等的測定分析。

　　食品成分分析：在食品工業(yè)中，葡萄糖的含量是衡量水果成熟度和貯藏壽命的一個重要指標。已開發(fā)的酶電極型生物傳感器可用來分析白酒、蘋果汁、果醬和蜂蜜中的葡萄糖等。

　　食品添加劑的分析：亞硫酸鹽通常用作食品工業(yè)的漂白劑和防腐劑，采用亞硫酸鹽氧化酶為敏感材料制成的電流型二氧化硫酶電極可用于測定食品中的亞硫酸含量。此外，也有用生物傳感器測定色素和乳化劑的報道。

2.環(huán)境監(jiān)測

　　近年來，環(huán)境污染問題日益嚴重，人們迫切希望擁有一種能對污染物進行連續(xù)、快速、在線監(jiān)測的儀器，生物傳感器滿足了人們的要求。目前，已有相當部分的生物傳感器應用于環(huán)境監(jiān)測中。

　　大氣環(huán)境監(jiān)測：二氧化硫(SO2)是酸雨酸霧形成的主要原因,傳統(tǒng)的檢測方法很復雜。Marty等人將亞細胞類脂類固定在醋酸纖維膜上,和氧電極制成安培型生物傳感器，可對酸雨酸霧樣品溶液進行檢測。

3.發(fā)酵工業(yè)

　　在各種生物傳感器中，微生物傳感器具有成本低、設備簡單、不受發(fā)酵液混濁程度的限制、能消除發(fā)酵過程中干擾物質的干擾等特點。因此，在發(fā)酵工業(yè)中廣泛地采用微生物傳感器作為一種有效的測量工具。

　　微生物傳感器可用于測量發(fā)酵工業(yè)中的原材料和代謝產(chǎn)物。另外，還用于微生物細胞數(shù)目的測定。利用這種電化學微生物細胞數(shù)傳感器可以實現(xiàn)菌體濃度連續(xù)、在線的測定。

4.醫(yī)學領域

　　醫(yī)學領域的生物傳感器發(fā)揮著越來越大的作用。生物傳感技術不僅為基礎醫(yī)學研究及臨床診斷提供了一種快速簡便的新型方法，而且因為其專一、靈敏、響應快等特點，在軍事醫(yī)學方面，也具有廣闊的應用前景。

　　在臨床醫(yī)學中，酶電極是最早研制且應用最多的一種傳感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶，可制成微生物傳感器。在軍事醫(yī)學中，對生物毒素的及時快速檢測是防御生物武器的有效措施。生物傳感器已應用于監(jiān)測多種細菌、病毒及其毒素。

未來生物傳感器幾大特點

　　近年來，隨著生物科學、信息科學和材料科學發(fā)展的推動，生物傳感器技術飛速發(fā)展。可以預見，未來的生物傳感器將具有以下特點。

　　功能多樣化：未來的生物傳感器將進一步涉及醫(yī)療保健、疾病診斷、食品檢測、環(huán)境監(jiān)測、發(fā)酵工業(yè)的各個領域。目前,生物傳感器研究中的重要內(nèi)容之一就是研究能代替生物視覺、聽覺和觸覺等感覺器官的生物傳感器,即仿生傳感器。

　　微型化：隨著微加工技術和納米技術的進步，生物傳感器將不斷地微型化，各種便攜式生物傳感器的出現(xiàn)使人們在家中進行疾病診斷，在市場上直接檢測食品成為可能。

　　智能化與集成化：未來的生物傳感器必定與計算機緊密結合，自動采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，更科學、更準確地提供結果，實現(xiàn)采樣、進樣、結果一條龍,形成檢測的自動化系統(tǒng)。同時,芯片技術將越來越多地進入傳感器領域,實現(xiàn)檢測系統(tǒng)的集成化、一體化。

　　低成本、高靈敏度、高穩(wěn)定性和高壽命:生物傳感器技術的不斷進步,必然要求不斷降低產(chǎn)品成本，提高靈敏度、穩(wěn)定性和延長壽命。這些特性的改善也會加速生物傳感器場化、商品化的進程。